特許 5897924 バッテリー交換ロボット

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5897924

(24)【登録日】2016年3月11日

(45)【発行日】2016年4月6日

(54)【発明の名称】バッテリー交換ロボット

(51)【国際特許分類】

   B60S 5/00 20060101AFI20160324BHJP

   B60K 1/04 20060101ALI20160324BHJP

   H01M 2/10 20060101ALI20160324BHJP

【ＦＩ】

   B60S5/00

   B60K1/04 A

   H01M2/10 S

【請求項の数】4

【全頁数】34

(21)【出願番号】特願2012-34187(P2012-34187)

(22)【出願日】2012年2月20日

(65)【公開番号】特開2013-169868(P2013-169868A)

(43)【公開日】2013年9月2日

【審査請求日】2015年1月8日

(73)【特許権者】

【識別番号】000002233

【氏名又は名称】日本電産サンキョー株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100125690

【弁理士】

【氏名又は名称】小平 晋

(74)【代理人】

【識別番号】100090170

【弁理士】

【氏名又は名称】横沢 志郎

(74)【代理人】

【識別番号】100142619

【弁理士】

【氏名又は名称】河合 徹

(74)【代理人】

【識別番号】100153316

【弁理士】

【氏名又は名称】河口 伸子

(72)【発明者】

【氏名】矢澤 隆之

(72)【発明者】

【氏名】増澤 佳久

【審査官】 八木 誠

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０５−２９４１４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−０５１９５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−１７０７７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−２２１７８７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ６０Ｓ５／００

Ｂ６０Ｋ１／０４

Ｈ０１Ｍ２／１０

Ｂ２５Ｊ１７／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

車両に搭載されているバッテリーを交換するためのバッテリー交換ロボットであって、
前記車両からの前記バッテリーの引抜きおよび前記車両への前記バッテリーの差込みを行うときに前記バッテリーに係合するバッテリー係合部と、上下方向を回動の軸方向とする前記バッテリー係合部の回動が可能となるように前記バッテリー係合部を保持する保持部材と、前記保持部材に対する前記バッテリー係合部の回動を留めるクランプ機構とを備え、
前記車両と前記バッテリー交換ロボットとが向き合う方向を前後方向とし、前後方向と上下方向とに略直交する方向を左右方向とすると、
前記バッテリーは、前記車両から前記バッテリーを引き抜くための２個の取手部を備え、
２個の前記取手部は、左右方向における前記バッテリーの両端側に配置され、
前記バッテリー係合部は、前記取手部に対応するように配置され前記取手部に係合する鉤状の２個の係合爪部を備え、
前記クランプ機構は、前記係合爪部が前記取手部に係合するときに、前記保持部材に対する前記バッテリー係合部の回動が可能なアンクランプ状態になっていることを特徴とするバッテリー交換ロボット。

【請求項2】

車両に搭載されているバッテリーを交換するためのバッテリー交換ロボットであって、
前記車両からの前記バッテリーの引抜きおよび前記車両への前記バッテリーの差込みを行うときに前記バッテリーに係合するバッテリー係合部と、上下方向を回動の軸方向とする前記バッテリー係合部の回動が可能となるように前記バッテリー係合部を保持する保持部材と、前記保持部材に対する前記バッテリー係合部の回動を留めるクランプ機構と、前記バッテリーの引抜き時および前記バッテリーの差込み時に前記バッテリーが搭載されるバッテリー搭載部とを備え、
前記クランプ機構は、前記バッテリー係合部が前記バッテリーに係合するときに、前記保持部材に対する前記バッテリー係合部の回動が可能なアンクランプ状態になっており、
前記バッテリー係合部は、前記バッテリーの引抜き時および前記バッテリーの差込み時に前記バッテリー搭載部上で前記バッテリーを移動させ、
前記バッテリーまたは前記バッテリー搭載部のいずれか一方には、前記バッテリーの移動方向に前記バッテリーを案内するためのガイド溝が形成され、
前記バッテリーまたは前記バッテリー搭載部のいずれか他方には、前記ガイド溝に係合する係合突起部が形成されていることを特徴とするバッテリー交換ロボット。

【請求項3】

前記クランプ機構は、前記バッテリー搭載部上で前記バッテリーが移動しているときに、前記アンクランプ状態になっていることを特徴とする請求項２記載のバッテリー交換ロボット。

【請求項4】

車両に搭載されているバッテリーを交換するためのバッテリー交換ロボットであって、
前記車両からの前記バッテリーの引抜きおよび前記車両への前記バッテリーの差込みを行うときに前記バッテリーに係合するバッテリー係合部と、上下方向を回動の軸方向とする前記バッテリー係合部の回動が可能となるように前記バッテリー係合部を保持する保持部材と、前記保持部材に対する前記バッテリー係合部の回動を留めるクランプ機構とを備え、
前記クランプ機構は、前記バッテリー係合部または前記保持部材のいずれか一方に取り付けられる駆動源と、前記駆動源に連結される軸部材と、前記バッテリー係合部または前記保持部材のいずれか他方に取り付けられるとともに前記軸部材が係合する係合孔が形成される係合部材とを備え、前記バッテリー係合部が前記バッテリーに係合するときに、前記保持部材に対する前記バッテリー係合部の回動が可能なアンクランプ状態になっており、
前記軸部材および前記係合部材は、前記バッテリー係合部の回動中心から外れた位置に配置され、
前記軸部材は、大径軸部と、前記大径軸部よりも外径の小さい小径軸部とを備え、
前記係合孔は、前記大径軸部の外径と略等しい内径を有する小径部と、前記小径部よりも内径の大きい大径部とを備え、
前記大径部には、弾性材料によって形成され前記小径軸部の外径と略等しい内径を有する弾性部材が取り付けられ、
前記クランプ機構は、前記小径部の内周側に前記大径軸部が配置されているときに、前記保持部材に対する前記バッテリー係合部の回動を留めるクランプ状態になり、前記小径部の内周側から前記大径軸部が外れるとともに前記小径部の内周側および前記弾性部材の内周側に前記小径軸部が配置されているときに、前記アンクランプ状態になり、
前記アンクランプ状態において、前記弾性部材の弾性変形の範囲内で、前記保持部材に対して前記バッテリー係合部が回動可能となっていることを特徴とするバッテリー交換ロボット。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、車両に搭載されるバッテリーを交換するためのバッテリー交換ロボットに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、電気自動車に搭載されるバッテリーを交換するためのバッテリー交換装置が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。特許文献１に記載のバッテリー交換装置は、バッテリーの引抜きおよび差込みを行う進退機構を備えており、進退機構は、モータが連結されたネジ部と、このネジ部の回転によって水平方向へ移動する移動ブロックとを備えている。移動ブロックの中央部には、バッテリーに形成される取手に係合するアーム部が形成されている。バッテリーの取手は、所定の間隔でバッテリーの前面に固定される２枚の板と、この２枚の板の間に配置される細長い平板状の保持部とによって構成されている。アーム部は、取手の保持部に係止する係止部を備えている。この係止部は、下面が開口する角溝状（コの字状）に形成されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第３１３４９０９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上述のように、特許文献１に記載のバッテリー交換装置では、バッテリーに形成される取手の保持部が細長い平板状に形成され、この保持部に係止するアーム部の係止部は、下面が開口する角溝状に形成されている。そのため、このバッテリー交換装置では、電気自動車に搭載されているバッテリーがバッテリー交換装置に対して傾いていると、保持部に係止部を係止させることが困難になる。すなわち、このバッテリー交換装置では、電気自動車にバッテリーが精度良く搭載されていないと、保持部に係止部を係止させることが困難になり、その結果、バッテリーを交換することが困難になる。

【0005】

そこで、本発明の課題は、バッテリーが車両に精度良く搭載されていなくても、車両に搭載されているバッテリーを適切に交換することが可能なバッテリー交換ロボットを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記の課題を解決するため、本発明のバッテリー交換ロボットは、車両に搭載されているバッテリーを交換するためのバッテリー交換ロボットであって、車両からのバッテリーの引抜きおよび車両へのバッテリーの差込みを行うときにバッテリーに係合するバッテリー係合部と、上下方向を回動の軸方向とするバッテリー係合部の回動が可能となるようにバッテリー係合部を保持する保持部材と、保持部材に対するバッテリー係合部の回動を留めるクランプ機構とを備え、車両とバッテリー交換ロボットとが向き合う方向を前後方向とし、前後方向と上下方向とに略直交する方向を左右方向とすると、バッテリーは、車両からバッテリーを引き抜くための２個の取手部を備え、２個の取手部は、左右方向におけるバッテリーの両端側に配置され、バッテリー係合部は、取手部に対応するように配置され取手部に係合する鉤状の２個の係合爪部を備え、クランプ機構は、係合爪部が取手部に係合するときに、保持部材に対するバッテリー係合部の回動が可能なアンクランプ状態になっていることを特徴とする。

【0007】

本発明のバッテリー交換ロボットでは、バッテリーの引抜き時や差込み時にバッテリーに係合するバッテリー係合部が、上下方向を回動の軸方向とする回動が可能となるように、保持部材に保持されている。また、本発明では、保持部材に対するバッテリー係合部の回動を留めるクランプ機構は、バッテリー係合部がバッテリーに係合するときに、保持部材に対するバッテリー係合部の回動が可能なアンクランプ状態になっている。そのため、本発明では、車両に搭載されているバッテリーがバッテリー交換ロボットに対して傾いていても、バッテリー係合部をバッテリーに係合させる際に、バッテリー係合部を保持部材に対して回動させて、バッテリー係合部をバッテリーに適切に係合させることが可能になる。すなわち、本発明では、バッテリーが車両に精度良く搭載されていなくても、バッテリー係合部をバッテリーに適切に係合させて、車両からバッテリーを適切に引き抜くことが可能になり、その結果、車両に搭載されているバッテリーを適切に交換することが可能になる。

【0008】

また、本発明では、バッテリーが車両に精度良く搭載されていなくても、バッテリー係合部をバッテリーに適切に係合させて、車両からバッテリーを適切に引き抜くことが可能になるため、バッテリー交換ロボットのティーチングでの調整を簡素化することが可能になる。また、本発明では、クランプ機構によって、保持部材に対するバッテリー係合部の回動を留めることができるため、バッテリー交換ロボットがバッテリーの交換を行っていない待機時等において、保持部材に対してバッテリー係合部がふらつくのを防止することが可能になる。

【0010】

また、本発明では、車両とバッテリー交換ロボットとが向き合う方向を前後方向とし、前後方向と上下方向とに略直交する方向を左右方向とすると、バッテリーは、左右方向におけるバッテリーの両端側に配置される２個の取手部を備え、バッテリー係合部は、取手部に対応するように配置される２個の係合爪部を備えている。したがって、２個の取手部と係合爪部とによって、バッテリー係合部に対するバッテリーの回動を防止することができるため、バッテリーを引き抜いたり、差し込んだりする際に、バッテリーを安定させることが可能になる。一方で、２個の取手部のそれぞれに２個の係合爪部のそれぞれを係合させなければならないため、車両に搭載されているバッテリーがバッテリー交換ロボットに対して傾いていると、２個の取手部のそれぞれに２個の係合爪部のそれぞれを係合させることは難しくなるが、本発明では、２個の取手部のそれぞれに２個の係合爪部のそれぞれを係合させる際に、バッテリー係合部を保持部材に対して回動させて、２個の取手部のそれぞれに２個の係合爪部のそれぞれを適切に係合させることが可能になる。

【0011】

また、上記の課題を解決するため、本発明のバッテリー交換ロボットは、車両に搭載されているバッテリーを交換するためのバッテリー交換ロボットであって、車両からのバッテリーの引抜きおよび車両へのバッテリーの差込みを行うときにバッテリーに係合するバッテリー係合部と、上下方向を回動の軸方向とするバッテリー係合部の回動が可能となるようにバッテリー係合部を保持する保持部材と、保持部材に対するバッテリー係合部の回動を留めるクランプ機構と、バッテリーの引抜き時およびバッテリーの差込み時にバッテリーが搭載されるバッテリー搭載部とを備え、クランプ機構は、バッテリー係合部がバッテリーに係合するときに、保持部材に対するバッテリー係合部の回動が可能なアンクランプ状態になっており、バッテリー係合部は、バッテリーの引抜き時およびバッテリーの差込み時にバッテリー搭載部上でバッテリーを移動させ、バッテリーまたはバッテリー搭載部のいずれか一方には、バッテリーの移動方向にバッテリーを案内するためのガイド溝が形成され、バッテリーまたはバッテリー搭載部のいずれか他方には、ガイド溝に係合する係合突起部が形成されていることを特徴とする。本発明のバッテリー交換ロボットでは、バッテリーの引抜き時や差込み時にバッテリーに係合するバッテリー係合部が、上下方向を回動の軸方向とする回動が可能となるように、保持部材に保持されている。また、本発明では、保持部材に対するバッテリー係合部の回動を留めるクランプ機構は、バッテリー係合部がバッテリーに係合するときに、保持部材に対するバッテリー係合部の回動が可能なアンクランプ状態になっている。そのため、本発明では、車両に搭載されているバッテリーがバッテリー交換ロボットに対して傾いていても、バッテリー係合部をバッテリーに係合させる際に、バッテリー係合部を保持部材に対して回動させて、バッテリー係合部をバッテリーに適切に係合させることが可能になる。すなわち、本発明では、バッテリーが車両に精度良く搭載されていなくても、バッテリー係合部をバッテリーに適切に係合させて、車両からバッテリーを適切に引き抜くことが可能になり、その結果、車両に搭載されているバッテリーを適切に交換することが可能になる。また、本発明では、バッテリーが車両に精度良く搭載されていなくても、バッテリー係合部をバッテリーに適切に係合させて、車両からバッテリーを適切に引き抜くことが可能になるため、バッテリー交換ロボットのティーチングでの調整を簡素化することが可能になる。また、本発明では、クランプ機構によって、保持部材に対するバッテリー係合部の回動を留めることができるため、バッテリー交換ロボットがバッテリーの交換を行っていない待機時等において、保持部材に対してバッテリー係合部がふらつくのを防止することが可能になる。また、本発明では、バッテリー搭載部上でバッテリーを移動させる際に、バッテリーの移動方向に直交する方向におけるバッテリーのふらつきを抑制して、バッテリーを安定させることが可能になる。

【0012】

本発明において、クランプ機構は、バッテリー搭載部上でバッテリーが移動しているときに、アンクランプ状態になっていることが好ましい。このように構成すると、車両に搭載されているバッテリーがバッテリー搭載部に対して傾いていても、バッテリー搭載部にバッテリーを搭載する際に、保持部材に対してバッテリー係合部を回動させて、ガイド溝と係合突起部とを適切に係合させることが可能になる。したがって、車両に搭載されているバッテリーがバッテリー搭載部に対して傾いていても、バッテリー搭載部にバッテリーを適切に搭載することが可能になる。

【0013】

また、上記の課題を解決するため、本発明のバッテリー交換ロボットは、車両に搭載されているバッテリーを交換するためのバッテリー交換ロボットであって、車両からのバッテリーの引抜きおよび車両へのバッテリーの差込みを行うときにバッテリーに係合するバッテリー係合部と、上下方向を回動の軸方向とするバッテリー係合部の回動が可能となるようにバッテリー係合部を保持する保持部材と、保持部材に対するバッテリー係合部の回動を留めるクランプ機構とを備え、クランプ機構は、バッテリー係合部または保持部材のいずれか一方に取り付けられる駆動源と、駆動源に連結される軸部材と、バッテリー係合部または保持部材のいずれか他方に取り付けられるとともに軸部材が係合する係合孔が形成される係合部材とを備え、バッテリー係合部がバッテリーに係合するときに、保持部材に対するバッテリー係合部の回動が可能なアンクランプ状態になっており、軸部材および係合部材は、バッテリー係合部の回動中心から外れた位置に配置され、軸部材は、大径軸部と、大径軸部よりも外径の小さい小径軸部とを備え、係合孔は、大径軸部の外径と略等しい内径を有する小径部と、小径部よりも内径の大きい大径部とを備え、大径部には、弾性材料で形成され小径軸部の外径と略等しい内径を有する弾性部材が取り付けられ、クランプ機構は、小径部の内周側に大径軸部が配置されているときに、保持部材に対するバッテリー係合部の回動を留めるクランプ状態になり、小径部の内周側から大径軸部が外れるとともに小径部の内周側および弾性部材の内周側に小径軸部が配置されているときに、アンクランプ状態になり、アンクランプ状態において、弾性部材の弾性変形の範囲内で、保持部材に対してバッテリー係合部が回動可能となっていることを特徴とする。本発明のバッテリー交換ロボットでは、バッテリーの引抜き時や差込み時にバッテリーに係合するバッテリー係合部が、上下方向を回動の軸方向とする回動が可能となるように、保持部材に保持されている。また、本発明では、保持部材に対するバッテリー係合部の回動を留めるクランプ機構は、バッテリー係合部がバッテリーに係合するときに、保持部材に対するバッテリー係合部の回動が可能なアンクランプ状態になっている。そのため、本発明では、車両に搭載されているバッテリーがバッテリー交換ロボットに対して傾いていても、バッテリー係合部をバッテリーに係合させる際に、バッテリー係合部を保持部材に対して回動させて、バッテリー係合部をバッテリーに適切に係合させることが可能になる。すなわち、本発明では、バッテリーが車両に精度良く搭載されていなくても、バッテリー係合部をバッテリーに適切に係合させて、車両からバッテリーを適切に引き抜くことが可能になり、その結果、車両に搭載されているバッテリーを適切に交換することが可能になる。また、本発明では、バッテリーが車両に精度良く搭載されていなくても、バッテリー係合部をバッテリーに適切に係合させて、車両からバッテリーを適切に引き抜くことが可能になるため、バッテリー交換ロボットのティーチングでの調整を簡素化することが可能になる。また、本発明では、クランプ機構によって、保持部材に対するバッテリー係合部の回動を留めることができるため、バッテリー交換ロボットがバッテリーの交換を行っていない待機時等において、保持部材に対してバッテリー係合部がふらつくのを防止することが可能になる。また、本発明では、アンクランプ状態において、バッテリー係合部に外力が作用していなければ、弾性部材の弾性力を利用して、軸部材の軸中心と係合孔の軸中心とを略一致させることが可能になる。したがって、小径部の内周側から大径軸部が外れているアンクランプ状態から小径部の内周側に大径軸部が配置されるクランプ状態へクランプ機構を切り替えやすくなる。また、アンクランプ状態において、バッテリー係合部が過度に回動するのを防止することが可能になる。

【発明の効果】

【0014】

以上のように、本発明のバッテリー交換ロボットでは、バッテリーが車両に精度良く搭載されていなくても、車両に搭載されているバッテリーを適切に交換することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明の実施の形態にかかるバッテリー交換ロボットが使用されるバッテリー交換システムの斜視図である。

【図2】図１のＥ部を別の角度から示す斜視図である。

【図3】図２のＦ部の拡大図である。

【図4】図１に示すバッテリー収容部にバッテリーが収容された状態を示す正面図である。

【図5】図４のＧ部の拡大図である。

【図6】図２に示すバッテリー抜差機構および昇降機構を正面から示す図である。

【図7】図６のＨ−Ｈ方向からバッテリー抜差機構および昇降機構を示す図である。

【図8】図６に示すバッテリー搭載機構を正面から説明するための図である。

【図9】図６に示すバッテリー搭載機構を側面から説明するための図である。

【図10】図６に示すバッテリー搭載機構を上面から説明するための図である。

【図11】図８に示すローラの拡大断面図である。

【図12】図６に示すバッテリー移動機構を正面から説明するための図である。

【図13】図６に示すバッテリー移動機構を側面から説明するための図である。

【図14】図１３に示すバッテリー係合部がバスから離れる方向へ移動したときの状態を側面から説明するための図である。

【図15】図１３のＪ部の拡大図である。

【図16】図１５に示す係合爪部の構成を説明するため図である。

【図17】図１３のＫ部の拡大図である。

【図18】図１３のＬ部の拡大図である。

【図19】図６に示すバッテリー移動機構を上面から説明するための図である。

【図20】（Ａ）は、図１９のＭ部の拡大図であり、（Ｂ）は、図１９のＮ部の拡大図である。

【図21】図２０（Ａ）のＯ−Ｏ方向からバッテリー係合部の一部、保持部材およびクランプ機構を示す図である。

【図22】（Ａ）は、図２１のＳ−Ｓ断面の断面図であり、（Ｂ）は、クランプ機構がアンクランプ状態となっているときの（Ａ）のＴ部の拡大図である。

【図23】図６に示す昇降機構を上面から説明するための図である。

【図24】図６に示す第１連結機構の構成を説明するための図であり、（Ａ）は第１連結機構を正面から説明するための図、（Ｂ）は（Ａ）のＰ−Ｐ方向から第１連結機構を説明するための図である。

【図25】図６に示す第２連結機構の構成を説明するための図であり、（Ａ）は第２連結機構を正面から説明するための図、（Ｂ）は（Ａ）のＱ−Ｑ方向から第２連結機構を説明するための図である。

【図26】図６に示す保持部材を傾けたときの状態を正面から説明するための図である。

【図27】図２に示す回動機構および水平移動機構を正面から説明するための図である。

【図28】図２に示す回動機構および水平移動機構を上面から説明するための図である。

【図29】図２８のＲ−Ｒ方向から回動機構および水平移動機構を説明するための図である。

【図30】（Ａ）は、図２８のＵ部の拡大図であり、（Ｂ）は、図２８のＶ部の拡大図である。

【図31】図１０に示す検出機構によるバッテリーの概略位置の検出方法を説明するための図である。

【図32】図１０に示す検出機構によるバッテリーの位置の検出方法を説明するための図である。

【図33】本発明の他の実施の形態にかかる検出機構の取付方法を説明するための図である。

【図34】図３３で示す取付方法で検出機構が取り付けられた場合の効果を説明するための図である。

【図35】（Ａ）は、本発明の他の実施の形態にかかる検出用マークを正面から説明するための図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＷ−Ｗ断面の断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明する。

【0017】

（バッテリー交換システムの概略構成）
図１は、本発明の実施の形態にかかるバッテリー交換ロボット５が使用されるバッテリー交換システム１の斜視図である。図２は、図１のＥ部を別の角度から示す斜視図である。以下の説明では、互いに直交する３方向のそれぞれをＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向とする。本形態では、Ｚ方向が上下方向（鉛直方向）と一致する。また、以下の説明では、Ｘ方向を前後方向、Ｙ方向を左右方向とする。

【0018】

本形態のバッテリー交換ロボット５（以下、「ロボット５」とする。）は、車両２に搭載されているバッテリー３を交換するためのロボットであり、バッテリー交換システム１で使用される。本形態の車両２は、電気バスである。したがって、以下では、車両２を「バス２」とする。バス２には、複数のバッテリー３が収容されるバッテリー収容部４が取り付けられている。バッテリー収容部４は、バス２の一方の側面２ａに取り付けられるカバー部材（図示省略）を取り外すと、側面２ａに露出するように配置されている。また、バッテリー収容部４は、バス２の座席の下側に配置されている。バッテリー３の交換時には、バス２は、その進行方向と左右方向とが略一致するように停止している。

【0019】

ロボット５は、バッテリー収容部４に収容されているバッテリー３の交換が可能となるように、前後方向でバス２の側面２ａと向き合っている。このロボット５は、バッテリー収容部４に収容されているバッテリー３を引き抜いて、図示を省略するバッファステーションへ搬入するとともに、バッファステーションに収容された充電済みのバッテリー３をバッファステーションから搬出してバッテリー収容部４に差し込む。

【0020】

（バッテリーおよびバッテリー収容部の構成）
図３は、図２のＦ部の拡大図である。図４は、図１に示すバッテリー収容部４にバッテリー３が収容された状態を示す正面図である。図５は、図４のＧ部の拡大図である。

【0021】

バッテリー収容部４は、バッテリー３が搭載されるバッテリー置き台６と、左右の側壁７とを備えており、バッテリー置き台６と側壁７とによって、バッテリー３の収容空間が形成されている。本形態のバッテリー収容部４には、複数のバッテリー３の収容空間が形成されており、複数のバッテリー３が収容可能となっている。また、バッテリー収容部４は、バス２の側面２ａよりも奥側へ窪むように配置されており、バッテリー置き台６および側壁７と側面２ａとの境界には、図３に示すように、段差２ｂが形成されている。

【0022】

バッテリー置き台６の前面には、バッテリー３の位置を間接的に検出するための検出用マーク８が形成されている。検出用マーク８は、バッテリー置き台６の左右方向の両端側のそれぞれに形成されている。また、検出用マーク８は、図３に示すように、バッテリー置き台６の前面よりも突出する平板状に形成されるとともに、上下方向でその幅が変化する略三角形状に形成されている。なお、本形態では、図４に示すように、検出用マーク８が平板状部材９に固定され、平板状部材９がバッテリー置き台６の前面に固定されることで、バッテリー置き台６の前面に検出用マーク８が形成されている。

【0023】

バッテリー３の前面には、バッテリー収容部４からバッテリー３を引き抜くための取手部１１が形成されている。本形態では、バッテリー３の前面の、左右方向の両端側のそれぞれに取手部１１が形成されている。取手部１１は、図３に示すように、取手部１１の左右の両端をなす両端部１１ａと、両端部１１ａの先端同士を繋ぐ前端部１１ｂとから構成されており、上下方向から見たときの形状が門型状となるように形成されている。バッテリー３の下面には、後述のローラ３２に形成されるガイド溝３２ａに係合する係合突起部としての突起部１２が下方向へ突出するように形成されている（図５参照）。また、バッテリー３は、バッテリー収容部４にバッテリー３を固定するための固定部材１３（図４参照）と、バッテリー収容部４に対するバッテリー３の固定状態を解除するための解除部材１４（図３参照）とを備えている。

【0024】

固定部材１３は、バッテリー３の左右の側面のそれぞれから突出するようにバッテリー３に取り付けられている。また、固定部材１３は、バッテリー３の前面側に取り付けられている。この固定部材１３は、左右方向へ移動可能となるようにバッテリー３に保持されている。また、固定部材１３は、図示を省略する付勢部材によって左右方向の外側へ付勢されている。本形態では、この付勢部材の付勢力によって、バッテリー収容部４の側壁７に形成される係合孔に固定部材１３の左右の外側端部分が係合することで、バッテリー収容部４にバッテリー３が固定されている。固定部材１３は、バッテリー収容部４の中で、前後方向および上下方向におけるバッテリー３の位置決めを行う機能を果たしている。

【0025】

解除部材１４は、取手部１１の前端部１１ｂの奥側に配置されている。解除部材１４は、前後方向へ移動可能となるようにバッテリー３に保持されている。また、解除部材１４は、図示を省略する付勢部材によってバッテリー３の前面側へ付勢されている。本形態では、解除部材１４が奥側へ押されると、固定部材１３が左右方向の内側へ移動して、バッテリー収容部４の側壁７に形成される係合孔と固定部材１３との係合状態が解除され、バッテリー収容部４からのバッテリー３の引抜きが可能となる。

【0026】

なお、バッテリー３の背面には、バッテリー収容部４の奥に配置されるコネクタに連結されるコネクタが取り付けられている。また、バッテリー３の背面には、バッテリー収容部４の中で、上下左右方向におけるバッテリー３の位置決めを行うための位置決めピンが取り付けられている。

【0027】

（バッテリー交換ロボットの概略構成）
図２に示すように、ロボット５は、バス２からのバッテリー３の引抜きおよびバス２へのバッテリー３の差込みを行うバッテリー抜差機構１７と、バッテリー抜差機構１７を昇降させる昇降機構１８と、上下方向を軸方向としてバッテリー抜差機構１７および昇降機構１８を回動させる回動機構１９と、バッテリー抜差機構１７、昇降機構１８および回動機構１９を左右方向へ移動させる水平移動機構２０とを備えている。また、ロボット５は、検出用マーク８を検出するための検出機構２１を備えている（図１０参照）。

【0028】

バッテリー抜差機構１７は、バッテリー３の引抜き時および差込み時にバッテリー３が搭載されるバッテリー搭載部２２を有するバッテリー搭載機構２３と、バッテリー３の引抜き時および差込み時にバッテリー３に係合してバッテリー搭載部２２上でバッテリー３を移動させるバッテリー係合部２４（図６参照）を有するバッテリー移動機構２５とを備えている。バッテリー搭載部２２およびバッテリー係合部２４は、バス２に近づく方向およびバス２から離れる方向へ移動可能となっている。

【0029】

また、バッテリー抜差機構１７は、略四角筒状に形成された保持部材２６に保持されている。保持部材２６は、その下端側を構成する第１保持部材２７と、その上端側を構成する第２保持部材２８とを備えている。第１保持部材２７は、上側が開口する角溝状に形成され、第２保持部材２８は、下側が開口する角溝状に形成されている。保持部材２６は、第１保持部材２７と第２保持部材２８とが上下方向で組み合わされて固定されることで、バッテリー搭載部２２およびバッテリー係合部２４の移動方向の両端が開口する略四角筒状に形成されている。

【0030】

（バッテリー搭載機構の構成）
図６は、図２に示すバッテリー抜差機構１７および昇降機構１８を正面から示す図である。図７は、図６のＨ−Ｈ方向からバッテリー抜差機構１７および昇降機構１８を示す図である。図８は、図６に示すバッテリー搭載機構２３を正面から説明するための図である。図９は、図６に示すバッテリー搭載機構２３を側面から説明するための図である。図１０は、図６に示すバッテリー搭載機構２３を上面から説明するための図である。図１１は、図８に示すローラ３２の拡大断面図である。

【0031】

バッテリー搭載機構２３は、上述のバッテリー搭載部２２に加え、バス２に近づく方向およびバス２から離れる方向へバッテリー搭載部２２を移動させる搭載部移動機構３０を備えている。

【0032】

バッテリー搭載部２２は、上下方向に扁平した扁平なブロック状に形成されている。バッテリー搭載部２２の上面には、バッテリー３の下面に当接する複数のローラ３１、３２が回転可能に取り付けられている。図１０に示すように、複数のローラ３１は、バッテリー搭載部２２の移動方向に所定の間隔で配置され、複数のローラ３２も、ローラ３１と同様に、バッテリー搭載部２２の移動方向に所定の間隔で配置されている。また、ローラ３１とローラ３２とは、バッテリー搭載部２２の移動方向に直交する方向において、所定の間隔をあけた状態で配置されている。

【0033】

ローラ３１は、フラットローラである。一方、ローラ３２には、図１１に示すように、バッテリー３の移動方向へバッテリー３を案内するためのガイド溝３２ａが形成されている。すなわち、ローラ３２は、内周側に向かって窪むガイド溝３２ａが外周面に形成された溝付きローラである。ガイド溝３２ａは、バッテリー３の下面に形成される突起部１２が係合可能となるように形成されており、バッテリー搭載部２２の所定の位置にバッテリー３が搭載されると、ガイド溝３２ａに突起部１２が係合する。ガイド溝３２ａに突起部１２が係合することで、バッテリー搭載部２２の移動方向に直交する方向で、バッテリー搭載部２２に対してバッテリー３が位置決めされる。また、バッテリー３の移動時には、ガイド溝３２ａと突起部１２とによって、バッテリー搭載部２２の移動方向に直交する方向におけるバッテリー３のふらつきが抑制される。

【0034】

搭載部移動機構３０は、バッテリー搭載部２２を移動させるための構成として、モータ３３と、ボールネジ等のネジ部材３４と、ネジ部材３４に螺合するナット部材３５とを備えている。また、搭載部移動機構３０は、バッテリー搭載部２２を案内するための構成として、直線状に形成されたガイドレール３６と、ガイドレール３６に係合するとともにガイドレール３６に沿って相対移動可能なガイドブロック３７とを備えている。

【0035】

モータ３３は、バッテリー搭載部２２の後端部の上面側に固定されている。ネジ部材３４は、バッテリー搭載部２２の下面側に回転可能に保持されている。モータ３３とネジ部材３４とは、プーリやベルト等を介して連結されている。ナット部材３５は、第１保持部材２７に固定されている。また、ガイドレール３６は、バッテリー搭載部２２の下面側に固定され、ガイドブロック３７は、第１保持部材２７に固定されている。そのため、本形態では、モータ３３が回転すると、バッテリー搭載部２２は、ガイドレール３６およびガイドブロック３７に案内されて、第１保持部材２７に対して直線状に移動する。

【0036】

（バッテリー移動機構の構成）
図１２は、図６に示すバッテリー移動機構２５を正面から説明するための図である。図１３は、図６に示すバッテリー移動機構２５を側面から説明するための図である。図１４は、図１３に示すバッテリー係合部２４がバス２から離れる方向へ移動したときの状態を側面から説明するための図である。図１５は、図１３のＪ部の拡大図である。図１６は、図１５に示す係合爪部４１の構成を説明するため図である。図１７は、図１３のＫ部の拡大図である。図１８は、図１３のＬ部の拡大図である。図１９は、図６に示すバッテリー移動機構２５を上面から説明するための図である。図２０（Ａ）は、図１９のＭ部の拡大図であり、図２０（Ｂ）は、図１９のＮ部の拡大図である。図２１は、図２０（Ａ）のＯ−Ｏ方向からバッテリー係合部２４の一部、保持部材１１５およびクランプ機構１１６を示す図である。図２２（Ａ）は、図２１のＳ−Ｓ断面の断面図であり、図２２（Ｂ）は、クランプ機構１１６がアンクランプ状態となっているときの図２２（Ａ）のＴ部の拡大図である。

【0037】

バッテリー移動機構２５は、上述のバッテリー係合部２４に加え、上下方向を回動の軸方向とするバッテリー係合部２４の回動が可能となるようにバッテリー係合部２４を保持する保持部材１１５と、バス２に近づく方向およびバス２から離れる方向へバッテリー係合部２４および保持部材１１５を移動させる係合部移動機構３９と、バッテリー係合部２４および保持部材１１５を移動可能に保持するとともに第２保持部材２８に移動可能に保持される移動保持部材４０とを備えている。また、バッテリー移動機構２５は、保持部材１１５に対するバッテリー係合部２４の回動を留めるクランプ機構１１６を備えている。

【0038】

バッテリー係合部２４は、バッテリー３の取手部１１に係合する鉤型の係合爪部４１と、係合爪部４１を上下動させるエアシリンダ４２と、エアシリンダ４２が取り付けられる基部４３とを備えている。基部４３は、バッテリー係合部２４の移動方向と上下方向とに略直交する方向に細長くなっている。係合爪部４１は、エアシリンダ４２の可動側に固定され、エアシリンダ４２の固定側は、基部４３の先端面に固定されている。本形態では、バッテリー３に形成される２個の取手部１１のそれぞれに係合爪部４１が係合するように、２個の係合爪部４１および２個のエアシリンダ４２が基部４３の先端面に所定の間隔をあけた状態で配置されている。すなわち、２個の係合爪部４１および２個のエアシリンダ４２が取手部１１に対応するように配置されている。

【0039】

係合爪部４１は、エアシリンダ４２に固定される固定部４１ａと、取手部１１に係合する爪部４１ｂとを備えている。爪部４１ｂの前面４１ｃは、上下方向に平行な垂直面４１ｄと、垂直面４１ｄの下端に繋がるとともに下側に向かうにしたがって後面側へ傾斜する傾斜面４１ｅとを備えている。また、爪部４１ｂの後面４１ｆは、上下方向に平行な垂直面４１ｇと、垂直面４１ｇの下端に繋がるとともに下側に向かうにしたがって前面側へ傾斜する傾斜面４１ｈと、傾斜面４１ｈの下端に繋がるとともに上下方向に平行な垂直面４１ｊとを備えている。垂直面４１ｄと垂直面４１ｇと垂直面４１ｊとは互いに略平行になっている。傾斜面４１ｅの下端と垂直面４１ｊの下端とは繋がっている。また、傾斜面４１ｅの上端と垂直面４１ｊの上端とは、上下方向において、略同じ位置に形成されている。

【0040】

爪部４１ｂは、取手部１１の前端部１１ｂとバッテリー３の前面との間に上側から入って取手部１１に係合する。爪部４１ｂが取手部１１に係合する際には、図１６（Ａ）に示すように、爪部４１ｂの傾斜面４１ｅが解除部材１４を押して、バッテリー収容部４の側壁７に形成される係合孔と固定部材１３との係合状態を解除する。そのため、爪部４１ｂが取手部１１に係合すると、バッテリー抜差機構１７によるバッテリー３の引抜きや差込みが可能になる。

【0041】

本形態では、取手部１１への爪部４１ｂの係合が完了したときに、図１６（Ｂ）に示すように、垂直面４１ｄが解除部材１４に当接し、かつ、垂直面４１ｇが前端部１１ｂに当接するように、爪部４１ｂが形成されている。また、本形態では、取手部１１への爪部４１ｂの係合が完了したときに、解除部材１４と前端部１１ｂとの間で爪部４１ｂのがたつきが発生しないように、垂直面４１ｄと垂直面４１ｇとの距離ｔ（すなわち、バッテリー係合部２４の移動方向における爪部４１ｂの上端側の厚さｔ）が設定されている。

【0042】

また、本形態では、爪部４１ｂが取手部１１に係合する際に、図１６（Ａ）に示すように、前端部１１ｂと垂直面４１ｊとの間に隙間が形成されるように、傾斜面４１ｅおよび垂直面４１ｊが形成されている。爪部４１ｂが取手部１１に係合する際には、傾斜面４１ｅが解除部材１４に当接するため、解除部材１４の前面側への付勢力によって傾斜面４１ｅが前面側に押されるが、このように傾斜面４１ｅおよび垂直面４１ｊを形成することで、傾斜面４１ｅが前面側へ押されても、垂直面４１ｊが前端部１１ｂと大きな接触圧で接触するのを防止することが可能になり、その結果、爪部４１ｂが取手部１１に係合する際の係合爪部４１の下方向への移動が妨げられるのを防止することが可能になる。なお、傾斜面４１ｈは、解除部材１４と前端部１１ｂとの間における爪部４１ｂのがたつきを徐々に小さくしていく機能を果たしている。

【0043】

移動保持部材４０は、バッテリー係合部２４の移動方向に細長い長尺状に形成されている。また、移動保持部材４０は、バッテリー係合部２４の移動方向から見たときの形状が略Ｈ形状となるように形成されている。

【0044】

保持部材１１５は、略直方体のブロック状に形成されている。この保持部材１１５は、バッテリー係合部２４の移動方向における移動保持部材４０の一端に固定されている。保持部材１１５には、図１５に示すように、バッテリー係合部２４の回動中心となる軸部材１１７が上下方向を軸方向として固定されている。また、保持部材１１５には、クランプ機構１１６を構成する後述の係合部材１２３を保持する保持部１１５ａが形成されている。保持部１１５ａは、図２１に示すように、バッテリー係合部２４の移動方向と上下方向とに略直交する方向の一方へ突出するように形成されている。また、保持部１１５ａは、基部４３の上側に配置されている。

【0045】

軸部材１１７は、基部４３に取り付けられる軸受１１８の内周側に配置されている。本形態の軸受１１８は、テーパコロ軸受であり、軸受１１８の内輪が軸部材１１７の外周面に固定され、軸受１１８の外輪が基部４３に形成される取付孔に固定されている。また、軸受１１８は、バッテリー係合部２４の移動方向と上下方向とに略直交する方向における基部４３の中心位置に取り付けられている。

【0046】

クランプ機構１１６は、基部４３に取り付けられる駆動源としてのエアシリンダ１１９と、エアシリンダ１１９のロッドにフローティングジョイント１２０を介して連結される軸部材１２１と、軸部材１２１の下端側を移動可能に支持する支持部材１２２と、軸部材１２１の先端側が係合する係合孔１２３ａが形成される係合部材１２３とを備えている。

【0047】

エアシリンダ１１９は、そのロッドが上方向へ突出するように、基部４３に固定されている。また、エアシリンダ１１９は、バッテリー係合部２４の移動方向と上下方向とに略直交する方向における基部４３の中心からずれた位置に取り付けられている。軸部材１２１は、略円柱状の大径軸部１２１ａと、大径軸部１２１ａよりも外径の小さい略円柱状の小径軸部１２１ｂとから構成されており、大径軸部１２１ａが下側に配置され、小径軸部１２１ｂが上側に配置されるように、フローティングジョイント１２０の上端側に取り付けられている。

【0048】

支持部材１２２は、鍔付きの略円筒状に形成された摺動軸受であり、基部４３に固定されている。また、支持部材１２２は、エアシリンダ１１９の上側に配置されている。支持部材１２２の内径は、軸部材１２１の大径軸部１２１ａの外径と略等しくなっている。大径軸部１２１ａは、支持部材１２２の内周側に配置されており、支持部材１２２の内周面に沿って上下方向へ移動可能となっている。

【0049】

係合部材１２３は、鍔付きの略円筒状に形成された摺動軸受である。この係合部材１２３は、保持部材１１５の保持部１１５ａに固定されており、バッテリー係合部２４の回動中心となる軸部材１１７からずれた位置に配置されている。係合部材１２３の内周側に形成される係合孔１２３ａは、小径部１２３ｂと、小径部１２３ｂよりも内径の大きな中径部１２３ｃと、中径部１２３ｃよりも内径の大きな大径部１２３ｄとによって構成されている。係合部材１２３は、小径部１２３ｂ、中径部１２３ｃおよび大径部１２３ｄが下側からこの順番で配置されるように、保持部１１５ａに固定されている。また、係合部材１２３は、その軸中心と支持部材１２２の軸中心とが略一致するように、支持部材１２２の上側に配置されている。

【0050】

小径部１２３ｂの内径は、軸部材１２１の大径軸部１２１ａの外径と略等しくなっている。大径部１２３ｄには、ゴムやスポンジ等の弾性材料によって形成される弾性部材１２４が取り付けられている。本形態の弾性部材１２４は、ウレタンゴムによって形成されている。また、弾性部材１２４は、扁平な円筒状に形成されている。弾性部材１２４の内径は、軸部材１２１の小径軸部１２１ｂの外径と略等しくなっている。

【0051】

本形態では、エアシリンダ１１９のロッドが突出すると、図２２（Ａ）に示すように、小径部１２３ｂの内周側に大径軸部１２１ａの上端側が配置される。このときには、小径部１２３ｂの内周面と大径軸部１２１ａの外周面との間に隙間がないため、保持部材１１５に対してバッテリー係合部２４は回動しない。すなわち、本形態では、エアシリンダ１１９のロッドが突出して、小径部１２３ｂの内周側に大径軸部１２１ａが配置されているときには、クランプ機構１１６は、保持部材１１５に対するバッテリー係合部２４の回動を留めるクランプ状態となっている。このときには、小径部１２１ｂの上端側は、弾性部材１２４よりも上側に突出しており、小径軸部１２１ｂの下端側は、中径部１２３ｃの内周側および弾性部材１２４の内周側に配置されている。

【0052】

一方、エアシリンダ１１９のロッドが引っ込むと、図２２（Ｂ）に示すように、小径部１２３ｂの内周側から大径軸部１２１ａが外れるとともに、小径軸部１２１ｂは、小径部１２３ｂの内周側、中径部１２３ｃの内周側および弾性部材１２４の内周側に配置される。このときには、小径部１２３ｂの内周面と小径軸部１２１ｂの外周面との間に隙間が形成されているため、また、弾性部材１２４が弾性材料で形成されているため、保持部材１１５に対するバッテリー係合部２４の回動が可能になる。すなわち、本形態では、エアシリンダ１１９のロッドが引っ込んで、小径部１２３ｂの内周側から大径軸部１２１ａが外れるとともに、小径部１２３ｂの内周側、中径部１２３ｃの内周側および弾性部材１２４の内周側に小径軸部１２１ｂが配置されているときに、クランプ機構１１６は、保持部材１１５に対するバッテリー係合部２４の回動が可能なアンクランプ状態となっている。上述のように、弾性部材１２４の内径は、小径軸部１２１ｂの外径と略等しくなっており、クランプ機構１１６がアンクランプ状態となっているときには、弾性部材１２４の弾性変形の範囲内において、保持部材１１５に対するバッテリー係合部２４の回動が可能となっている。

【0053】

また、本形態では、クランプ機構１１６は、通常、クランプ状態となっている。一方、後述のように、係合爪部４１が下降してバッテリー３の取手部１１に係合する際、および、バッテリー搭載部２２上でバッテリー係合部２４がバッテリー３を移動させる際に、クランプ機構１１６は、アンクランプ状態となっている。

【0054】

係合部移動機構３９は、バッテリー係合部２４、移動保持部材４０および保持部材１１５を移動させるための構成として、モータ４４と、ボールネジ等のネジ部材４５と、ネジ部材４５に螺合するナット部材４６と、プーリ４７、４８と、プーリ４７、４８に架け渡されるベルト４９とを備えている。また、係合部移動機構３９は、バッテリー係合部２４、移動保持部材４０および保持部材１１５を案内するための構成として、直線状に形成されたガイドレール５０と、ガイドレール５０に係合するとともにガイドレール５０に沿って相対移動可能なガイドブロック５１とを備え、バッテリー係合部２４および保持部材１１５を案内するための構成として、直線状に形成されたガイドレール５２と、ガイドレール５２に係合するとともにガイドレール５２に沿って相対移動可能なガイドブロック５３とを備えている。

【0055】

モータ４４は、第２保持部材２８の後端部の上面に固定されている。ネジ部材４５は、第２保持部材２８の上面部に回転可能に保持されている。モータ４４とネジ部材４５とは、プーリやベルト等を介して連結されている。ナット部材４６は、移動保持部材４０の後端部に固定されている。プーリ４７は、移動保持部材４０の後端部に回転可能に保持され、プーリ４８は、移動保持部材４０の前端部に回転可能に保持されている。

【0056】

ベルト４９は、ベルト固定部材５４等を介して保持部材１１５に固定されるとともに、ベルト固定部材５５を介して第２保持部材２８の上面部に固定されている。具体的には、第２保持部材２８から移動保持部材４０が突出して、図１７に示すように、プーリ４７の近傍にベルト固定部材５５が配置されるときに、図１５に示すように、プーリ４８の近傍にベルト固定部材５４が配置され、かつ、第２保持部材２８の中に移動保持部材４０が収まって、図１４に示すように、プーリ４８の近傍にベルト固定部材５５が配置されるときに、プーリ４７の近傍にベルト固定部材５４が配置されるように、ベルト４９は、ベルト固定部材５４、５５を介して保持部材１１５および第２保持部材２８に固定されている。

【0057】

ガイドレール５０は、第２保持部材２８の上面部に固定され、ガイドブロック５１は、移動保持部材４０の上面に固定されている。ガイドレール５２は、移動保持部材４０の下面に固定され、ガイドブロック５３は、保持部材１１５の上端側に固定されている。

【0058】

本形態では、モータ４４が回転すると、ネジ部材４５とナット部材４６とによって、バッテリー係合部２４および保持部材１１５とともに移動保持部材４０がガイドレール５０およびガイドブロック５１に案内されて、第２保持部材２８に対して直線状に移動する。また、モータ４４が回転すると、プーリ４７、４８とベルト４９とによって、バッテリー係合部２４および保持部材１１５がガイドレール５２およびガイドブロック５３に案内されて、移動保持部材４０に対して直線状に相対移動する。

【0059】

（バッテリー抜差機構の概略動作）
バス２からのバッテリー３の引抜きを行う際には、まず、バッテリー搭載部２２がバス２に近づく方向へ移動する。その後、バッテリー係合部２４がバス２に近づく方向へ移動する。その後、バッテリー係合部２４がバッテリー３に係合する。すなわち、係合爪部４１が下降してバッテリー３の取手部１１に係合する。また、係合爪部４１が下降を始めると同時に、クランプ機構１１６は、クランプ状態からアンクランプ状態に切り替わり、係合爪部４１が取手部１１に係合する際には、アンクランプ状態となっている。

【0060】

その後、バッテリー係合部２４がバス２から離れる方向へ移動して、バッテリー搭載部２２上でバッテリー３を移動させる。このときには、クランプ機構１１６は、アンクランプ状態となっている。バッテリー係合部２４が所定量移動して、バッテリー３がバッテリー搭載部２２に搭載されると、その後、バッテリー搭載部２２およびバッテリー係合部２４が同期しながら、バス２から離れる方向へ移動する。その後、係合爪部４１が上昇して取手部１１から外れると、バス２からのバッテリー３の引抜きが完了する。なお、バッテリー３がバッテリー搭載部２２に搭載されると、クランプ機構１１６は、クランプ状態となる。

【0061】

また、バス２へのバッテリー３の差込みを行う際には、まず、バッテリー搭載部２２およびバッテリー係合部２４が同期しながら、バス２に近づく方向へ移動する。その後、バッテリー搭載部２２が停止するとともにバッテリー係合部２４がバス２に近づく方向へ移動して、バス２へのバッテリー３の差込みを行う。バッテリー搭載部２２が停止するとともにバッテリー係合部２４がバス２に近づく方向へ移動を開始すると、クランプ機構１１６は、クランプ状態からアンクランプ状態に切り替わり、バス２へのバッテリー３の差込みが終わって、バッテリー係合部２４が停止すると、クランプ機構１１６は、アンクランプ状態からクランプ状態に切り替わる。すなわち、バッテリー係合部２４がバッテリー搭載部２２上でバッテリー３を移動させる際に、クランプ機構１１６は、アンクランプ状態となっている。その後、係合爪部４１が上昇し、バッテリー搭載部２２およびバッテリー係合部２４がバス２から離れる方向へ移動して、バス２へのバッテリー３の差込みが完了する。

【0062】

なお、バス２からのバッテリー３の引抜き時には、後述のように、検出機構２１によって、バッテリー３の位置等が検出される。また、図８、図１０に示すように、第１保持部材２７には、バス２から引き抜かれたバッテリー３を位置決めして固定するための位置決め部材５６が固定されている。図１０に示すように、位置決め部材５６には、固定部材１３が係合する係合凹部５６ａが形成されている。

【0063】

（昇降機構、第１連結機構および第２連結機構の構成）
図２３は、図６に示す昇降機構１８を上面から説明するための図である。図２４は、図６に示す第１連結機構６１の構成を説明するための図であり、（Ａ）は第１連結機構６１を正面から説明するための図、（Ｂ）は（Ａ）のＰ−Ｐ方向から第１連結機構６１を説明するための図である。図２５は、図６に示す第２連結機構６２の構成を説明するための図であり、（Ａ）は第２連結機構６２を正面から説明するための図、（Ｂ）は（Ａ）のＱ−Ｑ方向から第２連結機構６２を説明するための図である。図２６は、図６に示す保持部材２６を傾けたときの状態を正面から説明するための図である。

【0064】

昇降機構１８は、バッテリー搭載部２２およびバッテリー係合部２４の移動方向と上下方向とに直交する方向（以下、この方向を「第１方向」とする。）の両端側のそれぞれに配置される第１昇降機構５９および第２昇降機構６０を備えている。第１昇降機構５９は、第１連結機構６１によって、第１保持部材２７の第１方向の一端側に連結されている。第２昇降機構６０は、第２連結機構６２によって、第１保持部材２７の第１方向の他端側に連結されている。第１昇降機構５９および第２昇降機構６０は、水平方向に対して保持部材２６を傾けるために、個別に駆動可能となっている。また、保持部材２６は、水平方向に対して傾斜可能となるように第１昇降機構５９および第２昇降機構６０に連結されている。

【0065】

第１昇降機構５９および第２昇降機構６０は、上下方向へ移動可能な昇降部材６３と、昇降部材６３を昇降可能に保持する柱状部材６４と、昇降部材６３を昇降させる昇降駆動機構６５とを備えている。柱状部材６４は、上下方向に細長い柱状に形成されている。図６に示すように、第１昇降機構５９を構成する柱状部材６４の上端と、第２昇降機構６０を構成する柱状部材６４の上端とは、連結部材６６によって連結されており、２個の柱状部材６４と連結部材６６とによって、門型のフレームが構成されている。

【0066】

昇降駆動機構６５は、昇降部材６３を昇降させるための構成として、モータ６７と、ボールネジ等のネジ部材６８と、ネジ部材６８に螺合するナット部材６９とを備えている。また、昇降駆動機構６５は、昇降部材６３を案内するための構成として、直線状に形成されたガイドレール７０と、ガイドレール７０に係合するとともにガイドレール７０に沿って相対移動可能なガイドブロック７１とを備えている。

【0067】

モータ６７は、柱状部材６４の上端側に固定されている。ネジ部材６８は、柱状部材６４に回転可能に保持されている。モータ６７とネジ部材６８とは、カップリング７２（図７参照）を介して連結されている。ナット部材６９は、昇降部材６３に固定されている。ガイドレール７０は、柱状部材６４の側面に固定されている。具体的には、バッテリー搭載部２２およびバッテリー係合部２４の移動方向における柱状部材６４の両側面のそれぞれに、ガイドレール７０が固定されている。ガイドブロック７１は、昇降部材６３に固定されている。そのため、本形態では、モータ６７が回転すると、昇降部材６３は、ガイドレール７０およびガイドブロック７１に案内されて、柱状部材６４に対して上下動する。

【0068】

第１連結機構６１は、図２４に示すように、第１保持部材２７の第１方向の一端側に固定される略筒状の筒状部材７３と、筒状部材７３の内周側に挿通される軸部材７４と、第１昇降機構５９を構成する昇降部材６３に固定されるとともに軸部材７４の両端側を保持する軸保持部材７５とを備えている。軸部材７４は、バッテリー搭載部２２およびバッテリー係合部２４の移動方向を軸方向として軸保持部材７５に保持されている。

【0069】

筒状部材７３の内周面は、円筒面となっており、軸部材７４は、細長い円柱状に形成されている。筒状部材７３の内周面と軸部材７４の外周面との間には、テーパコロ軸受７６が配置されている。筒状部材７３は、軸部材７４に対して相対回動可能となっており、第１昇降機構５９の昇降部材６３に対する軸部材７４を中心とした保持部材２６の相対回動が可能となっている。

【0070】

第２連結機構６２は、図２５に示すように、第１保持部材２７の第１方向の他端側に固定される軸保持部材７７と、軸保持部材７７にその両端側が保持される軸部材７８と、第２昇降機構６０を構成する昇降部材６３に固定される軸保持部材７９と、軸保持部材７９にその両端側が保持される軸部材８０と、軸部材７８および軸部材８０のそれぞれが挿通される２個の挿通孔８１ａが形成されたリンク部材８１とを備えている。軸部材７８は、バッテリー搭載部２２およびバッテリー係合部２４の移動方向を軸方向として軸保持部材７７に保持され、軸部材８０は、バッテリー搭載部２２およびバッテリー係合部２４の移動方向を軸方向として軸保持部材７９に保持されている。また、軸部材７８、８０は、上側からこの順番で重なるように配置されている。

【0071】

挿通孔８１ａの内周面は、円筒面となっており、軸部材７８、８０は、細長い円柱状に形成されている。挿通孔８１ａの内周面と軸部材７８、８０の外周面との間には、テーパコロ軸受８２が配置されている。リンク部材８１は、軸部材７８、８０のそれぞれに対して相対回動可能となっており、第２昇降機構６０の昇降部材６３に対する軸部材８０を中心としたリンク部材８１の相対回動と、保持部材２６に対する軸部材７８を中心としたリンク部材８１の相対回動とが可能となっている。そのため、第２昇降機構６０の昇降部材６３に対する保持部材２６の相対回動と第１方向への相対移動とが可能となっている。

【0072】

本形態では、第１昇降機構５９の昇降部材６３の移動量と第２昇降機構６０の昇降部材６３の移動量とが等しくなるようにモータ６７が回転すると、保持部材２６が水平方向と平行な状態を保ったまま昇降する。一方、第１昇降機構５９のモータ６７または第２昇降機構６０のモータ６７の一方のみが回転すると、あるいは、第１昇降機構５９の昇降部材６３の移動量と第２昇降機構６０の昇降部材６３の移動量とが異なるようにモータ６７が回転すると、たとえば、図２６に示すように、水平方向に対して保持部材２６が傾く。

【0073】

（回動機構および水平移動機構の構成）
図２７は、図２に示す回動機構１９および水平移動機構２０を正面から説明するための図である。図２８は、図２に示す回動機構１９および水平移動機構２０を上面から説明するための図である。図２９は、図２８のＲ−Ｒ方向から回動機構１９および水平移動機構２０を説明するための図である。図３０（Ａ）は、図２８のＵ部の拡大図であり、図３０（Ｂ）は、図２８のＶ部の拡大図である。

【0074】

回動機構１９は、バッテリー抜差機構１７および昇降機構１８が搭載されるとともに回動可能な回動部材８５と、回動部材８５を回動させる回動駆動機構８６とを備えている。水平移動機構２０は、バッテリー抜差機構１７、昇降機構１８および回動機構１９が搭載されるとともに左右方向へ移動可能なスライド部材８７と、スライド部材８７を移動させる水平駆動機構８８とを備えている。

【0075】

回動部材８５は、略円板状に形成されている。スライド部材８７は、左右方向を長手方向とする略長方形の板状に形成されている。スライド部材８７の左右方向の幅は、回動部材８５の直径よりも大きくなっており、スライド部材８７の前後方向の幅は、回動部材８５の直径よりも小さくなっている。

【0076】

回動部材８５は、スライド部材８７の上側に配置されている。この回動部材８５は、その曲率中心を中心にして回動可能となっている。バッテリー搭載部２２およびバッテリー係合部２４の移動方向に直交する第１方向における回動部材８５の上面の両端側のそれぞれには、柱状部材６４の下端が固定されている。

【0077】

回動駆動機構８６は、回動部材８５を回動させるための構成として、モータ９０と、プーリ９１、９２と、ベルト９３とを備えている。また、回動駆動機構８６は、回動部材８５を回動方向へ案内するための構成として、ガイドレール９４と、ガイドレール９４に係合するとともにガイドレール９４に沿って相対移動可能な複数のガイドブロック９５とを備えている。

【0078】

モータ９０およびプーリ９１、９２は、左右方向における回動部材８５の径方向外側に配置されている。モータ９０は、その出力軸が下方向を向くように、スライド部材８７の上面側に固定されている。モータ９０の出力軸には、減速機が取り付けられており、この減速機にプーリ９１が固定されている。プーリ９１は、外周面に歯が形成された歯付きプーリである。プーリ９１の前側および後ろ側のそれぞれに、プーリ９２が配置されている。プーリ９２は、スライド部材８７の上面側に配置されるとともに、スライド部材８７に回転可能に支持されている。

【0079】

ベルト９３は、一方の面に歯が形成された歯付きのベルトである。ベルト９３は、プーリ９１、９２と、回動部材８５の外周面とに架け渡されている。本形態では、ベルト９３の歯が形成された一方の面がプーリ９１の外周面に当接し、ベルト９３の歯が形成されていない他方の面がプーリ９２および回動部材８５の外周面に当接するように、プーリ９１、９２と回動部材８５の外周面とにベルト９３が架け渡されている。プーリ９２は、ベルト９３に張力を与えるためのテンションプーリである。

【0080】

本形態の回動部材８５の回動範囲は、約１８０°となっている。そのため、ベルト９３には、回動部材８５の外周面に常に当接している部分がある。本形態では、ベルト９３の、回動部材８５の外周面に常に当接している部分の一部は、回動部材８５の外周面に固定されている。なお、本形態では、バス２に対するバッテリー３の引抜きや差込みを行う位置に対して、ロボット５が１８０°回動すると、バッファステーションに対するバッテリー３の搬入や搬出が可能になる。

【0081】

ガイドレール９４は、円環状に形成されており、スライド部材８７の上面に固定されている。具体的には、上下方向から見たときに、円環状に形成されるガイドレール９４の曲率中心と回動部材８５の曲率中心とが略一致するように、ガイドレール９４がスライド部材８７の上面に固定されている。ガイドブロック９５は、回動部材８５の下面側に固定されている。複数のガイドブロック９５は、回動部材８５の曲率中心を中心とする円環状に配置されている。また、複数のガイドブロック９５は、回動部材８５の曲率中心を中心にして等角度ピッチで配置されている。

【0082】

本形態では、モータ９０が回転すると、回動部材８５は、ガイドレール９４およびガイドブロック９５に案内されてスライド部材８７に対して回動する。また、モータ９０が回転すると、回動部材８５は、その曲率中心を中心にして回動する。

【0083】

水平駆動機構８８は、スライド部材８７を移動させるための構成として、モータ９７と、プーリ９８、９９と、ベルト１００とを備えている。また、水平駆動機構８８は、スライド部材８７を左右方向へ案内するための構成として、直線状に形成された２本のガイドレール１０１と、ガイドレール１０１に係合するとともにガイドレール１０１に沿って相対移動可能な複数のガイドブロック１０２とを備えている。

【0084】

２本のガイドレール１０１は、前後方向に所定の間隔をあけた状態で配置されている。また、ガイドレール１０１は、左右方向に所定のピッチで配置される複数の支持部材１０３（図１参照）の上面に固定されている。ガイドブロック１０２は、スライド部材８７の下面に固定されている。具体的には、スライド部材８７の下面に、前後方向に所定の間隔をあけた状態で２個の固定部材１０４が固定されており、この固定部材１０４のそれぞれの下面に、複数のガイドブロック１０２が固定されている。固定部材１０４は、左右方向に細長いブロック状に形成されている。複数のガイドブロック１０２は、左右方向に一定のピッチで固定部材１０４の下面に固定されている。

【0085】

モータ９７およびプーリ９８、９９は、左右方向における回動部材８５の径方向外側であって、回動部材８５を挟んで、モータ９０およびプーリ９１、９２の反対側に配置されている。モータ９７は、その出力軸が前後方向を向くように、スライド部材８７の上面側に固定されている。モータ９７の出力軸には、減速機が取り付けられており、この減速機にプーリ９８が固定されている。プーリ９８は、外周面に歯が形成された歯付きプーリである。プーリ９８の左下側および右下側のそれぞれに、プーリ９９が配置されている。プーリ９９は、スライド部材８７に回転可能に支持されている。

【0086】

ベルト１００は、一方の面に歯が形成された歯付きのベルトである。ベルト１００の一端は、複数の支持部材１０３のうちの左端に配置される支持部材１０３に固定され、ベルト１００の他端は、複数の支持部材１０３のうちの右端に配置される支持部材１０３に固定されている。また、ベルト１００は、プーリ９８、９９に架け渡されている。ベルト１００の、歯が形成された一方の面の一部は、プーリ９８の外周面に係合しており、左右方向におけるプーリ９９の外側では、ベルト１００の一方の面が下側を向き、ベルト１００の他方の面が上側を向いている。プーリ９９は、ベルト１００に張力を与えるためのテンションプーリである。

【0087】

本形態では、モータ９７が回転すると、ガイドレール１０１およびガイドブロック１０２に案内されてスライド部材８７が左右方向へ直線状に移動する。

【0088】

スライド部材８７の左右方向の両端には、左右方向におけるプーリ９９の外側において上側を向いているベルト１００の他方の面（歯が形成されていない面）の上に溜まるゴミや砂等の異物を除去するためのブラシ１０６が取り付けられている。具体的には、スライド部材８７の左右方向の一端に、ブラシ保持部材１０７を介して、ブラシ１０６が取り付けられ、スライド部材８７の左右方向の他端に、ブラシ保持部材１０８を介して、ブラシ１０６が取り付けられている。

【0089】

ブラシ１０６は、その毛先がベルト１００の他方の面に接触するように、ブラシ保持部材１０７、１０８に保持されており、スライド部材８７が左右方向へ移動すると、ベルト１００の他方の面に載っているゴミ等の異物がブラシ１０６に掃き取られて除去される。本形態のブラシ１０６は、フラット型のブラシであり、図３０に示すように、その厚み方向が左右方向に対してわずか傾くように、ブラシ保持部材１０７、１０８に保持されている。そのため、スライド部材８７が左右方向へ移動する際にブラシ１０６によって掃き取られた異物は、スライド部材８７の移動に伴って、ベルト１００の他方の面から前後方向の一方側へ落下する。

【0090】

なお、バッテリー交換システム１は、スライド部材８７に搭載されるバッテリー抜差機構１７、昇降機構１８および回動機構１９の左右方向の可動範囲内に作業者が入ったか否かを検出して、モータ９７を非常停止等させるための検出機構（図示省略）を備えている。この検出機構は、互いに対向するように配置される発光部と受光部とを有する光学式センサである。本形態では、スライド部材８７の左端側に、発光部または受光部の一方が取り付けられ、複数の支持部材１０３のうちの左端に配置される支持部材１０３の上側に、発光部または受光部の他方が配置されており、この発光部から受光部へ向かう光が遮られると、スライド部材８７の左側において、バッテリー抜差機構１７、昇降機構１８および回動機構１９の左右方向の可動範囲内に作業者が入ったことが検出される。また、スライド部材８７の右端側に、発光部または受光部の一方が取り付けられ、複数の支持部材１０３のうちの右端に配置される支持部材１０３の上側に、発光部または受光部の他方が配置されており、この発光部から受光部へ向かう光が遮られると、スライド部材８７の右側において、バッテリー抜差機構１７、昇降機構１８および回動機構１９の左右方向の可動範囲内に作業者が入ったことが検出される。また、スライド部材８７の前後方向の全域で、バッテリー抜差機構１７、昇降機構１８および回動機構１９の左右方向の可動範囲内に作業者が入ったか否かを検出することが可能となるように、発光部は、前後方向に配列される複数の発光素子を備え、受光部は、前後方向に配列される複数の受光素子を備えている。なお、バッテリー抜差機構１７、昇降機構１８および回動機構１９の左右方向の可動範囲内に作業者が入ったか否かを検出する検出機構は、カメラであっても良い。

【0091】

（検出機構の構成およびバッテリーの位置検出動作）
図３１は、図１０に示す検出機構２１によるバッテリー３の概略位置の検出方法を説明するための図である。図３２は、図１０に示す検出機構２１によるバッテリー３の位置の検出方法を説明するための図である。

【0092】

検出機構２１は、レーザ光を射出する発光部と、この発光部から射出されバス２の側面２ａやバッテリー置き台６の前面等で反射されたレーザ光を受光する受光部とを備えるレーザセンサである。この検出機構２１は、図１０に示すように、バッテリー搭載部２２の前端側の上面に取り付けられている。また、検出機構２１は、発光部と受光部とが水平方向で隣り合うように、バッテリー搭載部２２に取り付けられている。本形態では、バッテリー置き台６に形成される２個の検出用マーク８に対応するように、２個の検出機構２１がバッテリー搭載部２２に取り付けられている。具体的には、バッテリー搭載部２２およびバッテリー係合部２４の移動方向に直交する第１方向におけるバッテリー搭載部２２の両端側の上面に検出機構２１が固定されている。また、２個の検出用マーク８の間隔と同じ間隔で、２個の検出機構２１がバッテリー搭載部２２に固定されている。

【0093】

検出機構２１は、発光部から射出されたレーザ光を反射する反射物が所定の測定レンジ内にあるとオンの状態になり、レーザ光を反射する反射物が測定レンジ内にないとオフの状態になる。また、検出機構２１では、検出機構２１がオンの状態のときに、検出機構２１と反射物との距離を検出することが可能となっている。

【0094】

検出機構２１によるバッテリー３の位置の検出は、たとえば、以下のように行われる。まず、バッテリー３が交換されるバス２が所定の停止位置に停止したときには、たとえば、バッテリー抜差機構１７は、バッテリー収容部４よりもバス２の進行方向手前側で待機している。また、このときには、図３１の実線で示すように、バッテリー搭載部２２の前面がバス２の側面２ａと向き合うとともに、バッテリー搭載部２２は、バス２から離れる方向に後退している。また、このときには、たとえば、検出用マーク８と検出機構２１とが略同じ高さとなる位置で、バッテリー抜差機構１７が待機している。

【0095】

この状態から、図３１の破線で示すように、検出機構２１の発光部から射出されバス２の側面２ａで反射されたレーザ光を受光した検出機構２１がオンの状態となるまで、バッテリー搭載部２２がバス２に向かって前進する。その後、バッテリー搭載部２２がバッテリー収容部４に向かって左右方向へ移動する。すなわち、スライド部材８７がバッテリー収容部４に向かって移動する。

【0096】

バッテリー搭載部２２がバッテリー収容部４に向かって移動して、図３１の二点鎖線で示すように、バッテリー置き台６と側面２ａとの境界に形成される段差２ｂを一方の検出機構２１が通過すると、一方の検出機構２１の発光部から射出されたレーザ光は、バッテリー置き台６の前面で反射される。本形態では、検出機構２１の発光部からのレーザ光がバス２の側面２ａで反射されるときに検出機構２１がオンの状態となる場合には、検出機構２１の発光部からのレーザ光がバッテリー置き台６の前面で反射されると検出機構２１がオフの状態となるように、検出機構２１の検出レンジが設定されている。そのため、段差２ｂを一方の検出機構２１が通過すると、一方の検出機構２１がオフの状態となる。すなわち、一方の検出機構２１がオフの状態となることで、段差２ｂが検出される。また、段差２ｂが検出されることで、バッテリー置き台６の左右方向の端部が検出され、バッテリー置き台６の左右方向の端部が検出されることで、バッテリー置き台６に搭載されるバッテリー３の概略位置が検出される。

【0097】

また、一方の検出機構２１がオフになると、バッテリー搭載部２２がバッテリー収容部４に向かって左右方向へ移動する際に、一方または他方の検出機構２１によって任意の２点で検出された検出機構２１とバス２の側面２ａとの距離に基づいて、上下方向から見たときの左右方向に対するバス２の傾きが検出される。

【0098】

その後、バッテリー３の概略位置の検出結果に基づいて、図３２（Ａ）に示すように、２個の検出用マーク８のそれぞれと、２個の検出機構２１のそれぞれとが向き合うように、バッテリー搭載部２２が左右方向へさらに移動する。このときには、上述のように検出されたバス２の傾きの検出結果に基づいて、バッテリー搭載部２２の前面とバッテリー置き台６の前面とが略平行に向き合うように、上下方向から見たときの左右方向に対するバッテリー抜差機構１７の傾きが調整される。具体的には、回動部材８５を回動させることで、バッテリー抜差機構１７の傾きが調整される。

【0099】

その後、検出機構２１の発光部から射出され検出用マーク８で反射されたレーザ光を受光した検出機構２１がオンの状態となるまで、バッテリー搭載部２２がバッテリー置き台６に向かって前進する。その後、図３２（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、検出機構２１の発光部からのレーザ光が左右方向で検出用マーク８を横切るように、バッテリー搭載部２２が左右方向へ移動する。より具体的には、２個の検出機構２１のそれぞれの発光部からのレーザ光が左右方向で２個の検出用マーク８のそれぞれを横切るように、バッテリー搭載部２２が左右方向へ移動する。なお、本形態では、検出機構２１の発光部からのレーザ光が左右方向で検出用マーク８を横切るまでバッテリー搭載部２２が左右方向へ移動して停止すると、左右方向において、バッテリー搭載部２２の中心とバッテリー３の中心とが略一致し、バッテリー抜差機構１７は、バッテリー３の概略の引抜き位置に到達する。

【0100】

本形態では、検出機構２１の発光部からのレーザ光が検出用マーク８で反射されるときに検出機構２１がオンの状態となる場合には、検出機構２１の発光部からのレーザ光がバッテリー置き台６の前面で反射されると検出機構２１がオフの状態となるように、検出機構２１の検出レンジが設定されている。そのため、検出機構２１の発光部からのレーザ光が左右方向で検出用マーク８を横切るように、バッテリー搭載部２２を左右方向へ移動させて、検出機構２１で検出用マーク８を検出することで、検出用マーク８の検出される部分（すなわち、レーザ光を反射する部分。以下、「被検出部分」とする。）の幅を検出することが可能である。

【0101】

また、本形態の検出用マーク８は、上下方向でその幅が変化する略三角形状に形成されている。そのため、検出用マーク８の被検出部分の幅を検出することで、検出用マーク８の高さを検出することが可能であり、検出用マーク８の高さを検出することで、検出用マーク８が形成されるバッテリー置き台６の高さを検出することが可能である。本形態では、検出機構２１で検出用マーク８の被検出部分の幅を検出することで、バッテリー置き台６の高さが検出され、バッテリー置き台６の高さが検出されることで、バッテリー置き台６に位置決めされて搭載されるバッテリー３の高さが検出される。

【0102】

また、検出機構２１の発光部からのレーザ光が左右方向で検出用マーク８を横切るようにバッテリー搭載部２２を移動させて、検出機構２１で検出用マーク８を検出することで、検出用マーク８の被検出部分の左右方向の中心位置を検出することが可能である。本形態では、たとえば、この中心位置に基づいて、左右方向におけるバッテリー置き台６の位置が検出され、左右方向におけるバッテリー置き台６の位置が検出されることで、バッテリー置き台６に位置決めされて搭載されるバッテリー３の左右方向における位置が検出される。

【0103】

また、検出用マーク８の被検出部分の左右方向の中心位置と検出機構２１との距離を検出機構２１で検出することが可能であり、本形態では、たとえば、この中心位置と検出機構２１との距離に基づいて、前後方向におけるバッテリー置き台６の位置が検出され、前後方向におけるバッテリー置き台６の位置が検出されることで、バッテリー置き台６に位置決めされて搭載されるバッテリー３の前後方向における位置が検出される。

【0104】

また、２個の検出機構２１のうちの一方の検出機構２１で検出されたバッテリー置き台６の高さと、他方の検出機構２１で検出されたバッテリー置き台６の高さとから、前後方向から見たときの左右方向に対するバッテリー置き台６の傾きが検出される。また、前後方向から見たときの左右方向に対するバッテリー置き台６の傾きが検出されることで、前後方向から見たときの左右方向に対するバッテリー３の傾きが検出される。

【0105】

また、２個の検出機構２１のうちの一方の検出機構２１で検出された検出機構２１と検出用マーク８との距離と、他方の検出機構２１で検出された検出機構２１と検出用マーク８との距離とから、上下方向から見たときの左右方向に対するバッテリー置き台６の傾きが検出される。また、上下方向から見たときの左右方向に対するバッテリー置き台６の傾きが検出されることで、上下方向から見たときの左右方向に対するバッテリー３の傾きが検出される。

【0106】

前後左右方向におけるバッテリー３の位置、バッテリー３の高さ、前後方向から見たときの左右方向に対するバッテリー３の傾き、および、上下方向から見たときの左右方向に対するバッテリー３の傾きが検出されると、バッテリー３の下面の突起部１２とバッテリー搭載部２２のローラ３２のガイド溝３２ａとが左右方向で略一致し、バッテリー３の下面と、ローラ３１、３２の上面とが略一致するとともに、前後方向から見たときの左右方向に対するバッテリー３の傾きとバッテリー抜差機構１７の傾きとが略一致し、かつ、上下方向から見たときの左右方向に対するバッテリー３の傾きとバッテリー抜差機構１７の傾きとが略一致するように、バッテリー抜差機構１７の左右方向の位置、高さおよび傾きが調整される。

【0107】

具体的には、水平移動機構２０によってバッテリー抜差機構１７の左右方向の位置が調整され、昇降機構１８によって、バッテリー抜差機構１７の高さが調整され、回動機構１９によって、上下方向から見たときの左右方向に対するバッテリー抜差機構１７の傾きが調整される。また、第１昇降機構５９または第２昇降機構６０の一方を駆動することで、あるいは、第１昇降機構５９の駆動量と第２昇降機構６０の駆動量とを変えることで、前後方向から見たときの左右方向に対するバッテリー抜差機構１７の傾きが調整される。

【0108】

バッテリー抜差機構１７の左右方向の位置、高さおよび傾きが調整されると、バッテリー搭載部２２およびバッテリー係合部２４が前後方向へ移動して、バス２からバッテリー３が引き抜かれる。バッテリー搭載部２２およびバッテリー係合部２４が前後方向へ移動するときには、バッテリー置き台６とバッテリー搭載部２２との間でバッテリー３が円滑に載り移るように、かつ、係合爪部４１が取手部１１に適切に係合するように、バッテリー３の前後方向の位置の検出結果に基づいて、バッテリー搭載部２２およびバッテリー係合部２４の前後方向への移動量が設定される。バス２からバッテリー３が引き抜かれると、ロボット５は、１８０°回動して、バッファステーションにバッテリー３を搬入する。また、ロボット５は、バッファステーションから充電済みのバッテリー３を搬出し、１８０°回動した後に、バス２へバッテリー３を差し込む。

【0109】

なお、上下方向から見たときの左右方向に対するバッテリー置き台６の傾きは、バス２へのバッテリー置き台６の取付精度やバス２の停止精度によって変動する。また、前後方向から見たときの左右方向に対するバッテリー置き台６の傾きは、バス２へのバッテリー置き台６の取付精度やバス２が停止する地面の状態によって変動する。また、バス２には複数のバッテリー３が搭載されるとともに１個のバッテリー３の重量は数百ｋｇであるため、バッテリー３の搭載位置によっては、バッテリー３の交換時にバス２からバッテリー３が順次、引き抜かれていくと、前後方向から見たときの左右方向に対するバス２の傾きが変動する。

【0110】

（本形態の主な効果）
以上説明したように、本形態では、係合爪部４１が下降を始めると、クランプ機構１１６は、クランプ状態からアンクランプ状態に切り替わり、係合爪部４１が取手部１１に係合する際には、保持部材１１５に対するバッテリー係合部２４の回動が可能になっている。そのため、本形態では、バス２に搭載されているバッテリー３の前面が左右方向に対して傾いていても、２個の取手部１１のそれぞれに２個の係合爪部４１のそれぞれを係合させる際に、バッテリー係合部２４を保持部材１１５に対して回動させて、２個の取手部１１のそれぞれに２個の係合爪部４１のそれぞれを適切に係合させることが可能になる。あるいは、左右方向と平行に配置されるバッテリー３の前面に取り付けられる取手部１１が左右方向に対して傾いていても、２個の取手部１１のそれぞれに２個の係合爪部４１のそれぞれを係合させる際に、バッテリー係合部２４を保持部材１１５に対して回動させて、２個の取手部１１のそれぞれに２個の係合爪部４１のそれぞれを適切に係合させることが可能になる。すなわち、本形態では、バッテリー３がバス２に精度良く搭載されていなくても、また、バッテリー３の前面に取手部１１が精度良く取り付けられていなくても、２個の取手部１１のそれぞれに２個の係合爪部４１のそれぞれを適切に係合させて、バス２からバッテリー３を適切に引き抜くことが可能になり、その結果、バス２に搭載されているバッテリー３を適切に交換することが可能になる。

【0111】

また、本形態では、バッテリー３がバス２に精度良く搭載されていなくても、また、バッテリー３の前面に取手部１１が精度良く取り付けられていなくても、２個の取手部１１のそれぞれに２個の係合爪部４１のそれぞれを適切に係合させて、バス２からバッテリー３を適切に引き抜くことが可能になるため、ロボット５のティーチングでの調整を簡素化することが可能になる。

【0112】

本形態では、バッテリー搭載部２２上でバッテリー係合部２４がバッテリー３を移動させる際に、クランプ機構１１６はアンクランプ状態になっており、保持部材１１５に対するバッテリー係合部２４の回動が可能となっている。そのため、バス２に搭載されているバッテリー３の前面が左右方向に対して傾いていても、あるいは、左右方向に平行なバッテリー３の前面に取り付けられる取手部１１が左右方向に対して傾いていても、バッテリー搭載部２２にバッテリー３を搭載する際に、保持部材１１５に対してバッテリー係合部２４を回動させて、ローラ３２のガイド溝３２ａとバッテリー３の突起部１２とを適切に係合させることが可能になる。したがって、本形態では、バッテリー３がバス２に精度良く搭載されていなくても、また、バッテリー３の前面に取手部１１が精度良く取り付けられていなくても、バッテリー搭載部２２にバッテリー３を適切に搭載することが可能になり、その結果、バス２に搭載されているバッテリー３を適切に交換することが可能になる。

【0113】

本形態では、バッテリー３の前面の、左右方向の両端側のそれぞれに取手部１１が形成され、２個の取手部１１のそれぞれに係合爪部４１が係合するように、２個の係合爪部４１が基部４３の先端面に所定の間隔をあけた状態で配置されている。そのため、本形態では、２個の取手部１１と係合爪部４１とによって、バッテリー係合部２４に対するバッテリー３の回動を防止することができる。したがって、本形態では、バッテリー３を引き抜いたり、差し込んだりする際に、バッテリー３を安定させることが可能になる。一方で、本形態では、２個の取手部１１のそれぞれに２個の係合爪部４１のそれぞれを係合させなければならないため、バス２に搭載されているバッテリー３の前面が左右方向に対して傾いていると、あるいは、左右方向に平行なバッテリー３の前面に取り付けられる取手部１１が左右方向に対して傾いていると、２個の取手部１１のそれぞれに２個の係合爪部４１のそれぞれを係合させることは難しくなるが、本形態では、上述のように、２個の取手部１１のそれぞれに２個の係合爪部４１のそれぞれを係合させる際に、バッテリー係合部２４を保持部材１１５に対して回動させて、２個の取手部１１のそれぞれに２個の係合爪部４１のそれぞれを適切に係合させることが可能になる。

【0114】

本形態では、ローラ３２にガイド溝３２ａが形成され、バッテリー３の下面に突起部１２が形成されている。そのため、バッテリー搭載部２２上でバッテリー３を移動させる際に、バッテリー３の移動方向に直交する方向におけるバッテリー３のふらつきを抑制して、バッテリー３を安定させることが可能になる。一方で、本形態では、ガイド溝３２ａに突起部１２を係合させなければならないため、バス２に搭載されているバッテリー３の前面が左右方向に対して傾いていると、あるいは、左右方向に平行なバッテリー３の前面に取り付けられる取手部１１が左右方向に対して傾いていると、バッテリー搭載部２２にバッテリー３を搭載する際に、ガイド溝３２ａに突起部１２を係合させることは難しくなるが、本形態では、上述のように、バッテリー搭載部２２にバッテリー３を搭載する際に、保持部材１１５に対してバッテリー係合部２４を回動させて、ローラ３２のガイド溝３２ａとバッテリー３の突起部１２とを適切に係合させることが可能になる。

【0115】

本形態では、クランプ機構１１６によって、保持部材１１５に対するバッテリー係合部２４の回動を留めることができる。そのため、本形態では、係合爪部４１が下降してバッテリー３の取手部１１に係合する際、および、バッテリー搭載部２２上でバッテリー係合部２４がバッテリー３を移動させる際を除いて、保持部材１１５に対してバッテリー係合部２４がふらつくのを防止することが可能になる。

【0116】

本形態では、クランプ機構１１６がアンクランプ状態となっているときに、小径軸部１２１ｂは、その外径と略等しい内径を有する弾性部材１２４の内周側に配置されている。そのため、クランプ機構１１６がアンクランプ状態となっているときに、バッテリー係合部２４に外力が作用していなければ、弾性部材１２４の弾性力を利用して、軸部材１２１の軸中心と係合孔１２３ａの軸中心とを略一致させることが可能になる。したがって、本形態では、小径部１２３ｂの内周側から大径軸部１２１ａが外れているアンクランプ状態から小径部１２３ｂの内周側に大径軸部１２１ａが配置されるクランプ状態へクランプ機構１１６を切り替えやすくなる。

【0117】

また、本形態では、クランプ機構１１６がアンクランプ状態となっているときに、弾性部材１２４の弾性変形の範囲内において、保持部材１１５に対するバッテリー係合部２４の回動が可能となっているため、クランプ機構１１６がアンクランプ状態となっているときに、バッテリー係合部２４が過度に回動するのを防止することが可能になる。

【0118】

（他の実施の形態）
上述した形態は、本発明の好適な形態の一例ではあるが、これに限定されるものではなく本発明の要旨を変更しない範囲において種々変形実施が可能である。

【0119】

上述した形態では、バッテリー３に２個の取手部１１が形成されている。この他にもたとえば、上述した特許文献１に記載のバッテリーのように、バッテリー３に１個の取手部１１が形成されても良い。この場合には、バッテリー係合部２４は、１個の係合爪部４１を備えていれば良い。また、バッテリー３に３個以上の取手部１１が形成されても良い。

【0120】

上述した形態では、バッテリー３の取手部１１と、バッテリー係合部２４の係合爪部４１とを係合させて、バス２からバッテリー３を引き抜いている。この他にもたとえば、バッテリー３に固定される磁石と、バッテリー係合部２４に固定される磁石との間に生じる磁気的吸引力を利用して、バス２からバッテリー３を引き抜いても良い。また、バッテリー３またはバッテリー係合部２４のいずれか一方に固定される磁石と、バッテリー３またはバッテリー係合部２４のいずれか他方に固定される磁性部材との間に生じる磁気的吸引力を利用して、バス２からバッテリー３を引き抜いても良い。

【0121】

上述した形態では、バッテリー搭載部２２のローラ３２にガイド溝３２ａが形成され、ガイド溝３２ａに係合する係合突起部としての突起部１２がバッテリー３に形成されている。この他にもたとえば、バッテリー３の移動方向へバッテリー３を案内するためのガイド溝がバッテリー３に形成され、このガイド溝に係合する係合突起部がローラ３２に形成されても良い。また、ローラ３２にガイド溝３２ａが形成されず、かつ、バッテリー３に突起部１２が形成されていなくても良い。この場合には、バッテリー搭載部２２上でバッテリー係合部２４がバッテリー３を移動させる際に、クランプ機構１１６はクランプ状態になっていても良い。なお、ローラ３２にガイド溝３２ａが形成され、バッテリー３に突起部１２が形成されている場合において、バッテリー搭載部２２上でバッテリー係合部２４がバッテリー３を移動させる際に、クランプ機構１１６がクランプ状態になっていても良い。

【0122】

上述した形態では、バッテリー係合部２４の基部４３に、エアシリンダ１１９および支持部材１２２が固定され、保持部材１１５の保持部１１５ａに、係合部材１２３が固定されている。この他にもたとえば、保持部１１５ａに、エアシリンダ１１９および支持部材１２２が固定され、基部４３に、係合部材１２３が固定されても良い。また、上述した形態では、軸部材１２１を上下動させる駆動源は、エアシリンダ１１９であるが、軸部材１２１を上下動させる駆動源は、油圧シリンダであっても良いし、電動シリンダであっても良い。また、軸部材１２１を上下動させる駆動源は、回転型のモータであっても良いし、リニアモータであっても良い。

【0123】

上述した形態では、係合部材１２３の大径部１２３ｄに弾性部材１２４が取り付けられているが、大径部１２３ｄに弾性部材１２４が取り付けられていなくても良い。この場合、クランプ機構１１６がアンクランプ状態となっているときには、小径軸部１２１ｂの外周面と、小径部１２３ｂの内周面との間に形成される隙間の範囲内で、保持部材１１５に対するバッテリー係合部２４の回動が可能となる。

【0124】

上述した形態では、検出機構２１は、発光部と受光部とが水平方向で隣り合うように、バッテリー搭載部２２に取り付けられている。この他にもたとえば、図３３に示すように、検出機構２１は、発光部と受光部とが上下方向（鉛直方向）で重なるように、バッテリー搭載部２２に取り付けられても良い。発光部と受光部とが水平方向で隣り合うように、検出機構２１が配置されている場合には、たとえば、図３４に示すように、バッテリー置き台６の前面と検出用マーク８との境界において、バッテリー置き台６の前面で反射されたレーザ光が検出用マーク８で遮られて、受光部へ戻らないといった問題が生じうるが、発光部と受光部とが上下方向で重なるように、検出機構２１が配置されていると、かかる問題の発生を防止することが可能になる。

【0125】

上述した形態では、検出用マーク８は、バッテリー置き台６の前面から突出する平板状に形成されている。この他にもたとえば、検出用マーク８は、バッテリー置き台６の前面から窪む凹部であっても良い。たとえば、図３５に示すように、バッテリー置き台６の前壁を貫通する略正三角形状の貫通孔６ａと、貫通孔６ａを塞ぐようにバッテリー置き台６の前壁の後面に固定される反射板１１０とによって、検出用マーク８が形成されても良い。この場合には、バッテリー置き台６の製作時に、プレスによる抜き加工でバッテリー置き台６の前壁に貫通孔６ａを形成することが可能になるため、平板状に形成される検出用マーク８をバッテリー置き台６の前面に固定する場合と比較して、検出用マーク８の位置精度を高めることが可能になる。

【0126】

上述した形態では、ロボット５は、バス２に搭載されるバッテリー３を交換するためのロボットであるが、ロボット５は、トラックや自家用車等のバス２以外の車両のバッテリー３を交換するためのロボットであっても良い。

【符号の説明】

【0127】

２ バス（車両）
３ バッテリー
５ ロボット（バッテリー交換ロボット）
１１ 取手部
１２ 突起部（係合突起部）
２２ バッテリー搭載部
２４ バッテリー係合部
３２ａ ガイド溝
４１ 係合爪部
１１５ 保持部材
１１６ クランプ機構
１１９ エアシリンダ（駆動源）
１２１ 軸部材
１２１ａ 大径軸部
１２１ｂ 小径軸部
１２３ 係合部材
１２３ａ 係合孔
１２３ｂ 小径部
１２３ｄ 大径部
１２４ 弾性部材
Ｘ 前後方向
Ｙ 左右方向
Ｚ 上下方向

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26】

【図27】

【図28】

【図29】

【図30】

【図31】

【図32】

【図33】

【図34】

【図35】